基于模擬退火的果蠅優(yōu)化算法的邊坡臨界滑面搜索

余秀玲， 申翃， 鄭萬(wàn)棟

(武漢理工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430070)

邊坡穩(wěn)定性分析是巖土工程中的重要研究課題之一，其研究方法包括：工程地質(zhì)類比法、極限平衡法、極限分析法、數(shù)值分析法等。其中極限平衡法的應(yīng)用最為廣泛，但是其必須依賴研究者的經(jīng)驗(yàn)，試算一系列滑面尋找最小安全系數(shù)及其對(duì)應(yīng)的臨界滑面位置。

近年來(lái)，很多學(xué)者致力于臨界滑面自動(dòng)搜索技術(shù)的研究，提出了各種適用于圓弧滑面或非圓弧滑面的搜索方法，如蒙特卡羅法與有限元結(jié)合、臨界化方法、遺傳進(jìn)化算法、模式搜索法、相遇蟻群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與多元回歸等。與早期使用的窮舉法、二分法相比，上述方法的精度和收斂性提高了很多，對(duì)邊坡穩(wěn)定研究和實(shí)際工程應(yīng)用起到了積極的作用，但有時(shí)也會(huì)發(fā)生計(jì)算成果并非整體安全系數(shù)極值的情況。該文將果蠅優(yōu)化算法和模擬退火算法相融合，在Matlab中編程實(shí)現(xiàn)基于模擬退火機(jī)制的果蠅優(yōu)化算法，通過兩個(gè)土坡算例驗(yàn)證，并與其他方法進(jìn)行對(duì)比分析。以期為邊坡臨界滑面搜索提供新途徑。

1 邊坡臨界滑面搜索理論模型

簡(jiǎn)化Bishop法是目前常用的一種滑坡穩(wěn)定性分析方法，被認(rèn)為是圓弧滑面計(jì)算分析的最佳極限平衡法。其力學(xué)模型如圖1所示。假定條間力的方向水平，切向剪切力為零，根據(jù)滑面上土體的靜力平衡和整體的力矩平衡可以得到滑面的安全系數(shù)：

Fs=

(1)

式中：Fs為對(duì)應(yīng)滑面的安全系數(shù)；n為條分?jǐn)?shù)；……